11. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ

3. СОЗВЕЗДИЯ. ЗВЕЗДНЫЕ КАРТЫ .

НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ

1. Созвездия. Знакомиться со звездным небом надо в безоб­лачную ночь, когда свет Луны не мешает наблюдать слабые звезды. Прекрасна картина ночного неба с рассыпанными по не­му мерцающими звездами. Число их кажется бесконечным. Но так только кажется, пока вы не приглядитесь и не научитесь на­

ходить на небе знакомые группы звезд, неизменных по своему взаимному расположению. Эти группы, названные с о звезд и я­м и, люди выделили тысячи лет назад. Под созвездием понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Все небо разделено на 88 созвездий, которые можно находить по ха­рактерному для них расположению звезд.

Многие созвездия сохраняют свое название с глубокой древ­ности. Некоторые названия связаны с греческой мифологией, например Андромеда, Персей, Пегас, некоторые- с предметами, которые щшоминают фигуры, образуемые яркими звездами со­звездий: Стрела, Треугольник, Весы и др . Есть созвездия, на­званные именами животных, например Лев, Рак, Скорпион.

Созвездия на небосводе находят, мысленно соединяя их яр­чайшие звезды прямыми линиями в некоторую фигуру, как пока­зано на звездных картах (см . звездную карту в приложении VII, а также рис. 6, 7, l О) . В каждом созвездии яркие звезды издав­на обозначали греческими буквами 1 , чаще всего самую яркую звезду созвездия - буквой а, затем буквами ~. у и т . д. в порядке алфавита по мере убывания яркости; например, Полярная звезда есть а созвездия Малой Медведицы.

На рисунках 6 и 7 показаны расположение главных звезд Большой Медведицы и фигура этого созвездия, как его изобра­жали на старинных звездных картах (способ нахождения Поляр­ной звезды знаком вам из курса географии).

Невооруженным глазом в безлунную ночь можно видеть над

горизонтом около 3000 звезд. В настоящее время астрономы определили точное местоположение нескольких миллионов звезд,

измерили приходящие от них потоки энергии и составили списки­

каталоги этих звезд.

2. Видимая яркость и цвет звезд. Днем небо кажется голу­бым оттого, что неоднородности воздушной среды сильнее всего рассеивают голубые лучи солнечного света.

1 Греческий алфавит дан в приложении 11.

10

Вне пределов земной атмосферы небо всегда черное, и на нем можно наблюдать звезды и Солнце одновременно.

Звезды имеют разную яркость и цвет: белый, желтый, крас­новатый. Чем краснее звезда, тем она холоднее. Наше Солнце от­носится к желтым звездам.

Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Б е­л ы е звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла (видны летом и осенью), Сириус - ярчайшая звезда неба (видна зимой); красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в со­звездии Скорпиона (виден летом); желт а я Капелла в созвез­дии Возничего (видна зимой) 1•

Самые яркие звезды еще в древности назвали звездами 1-й ве­личины, а самые слабые, видимые на пределе зрения,- звездами 6-й величины. Эта старинная терминология сохранилась и в на­стоящее время . К истинным размерам звезд термин «звездная ве­личина» (обозначается буквой т) отношения не имеет, она ха­рактеризует световой поток, приходящий на Землю от звезды. Принято, что при разности в одну звездную величину видимая яркость звезд отличается примерно в 2,5 раза. Тогда разность в 5 звездных величин соответствует различию в яркости ровно в 100 раз. Так, звезды 1-й величины в 100 раз ярче звезд 6-й вели­чины . Современные методы наблюдений дают возможность обна­ружить звезды примерно до 25-й звездной величины.

Точные измерения показывают, что звезды имеют как дроб­ные, так и отрицательные звездные величины, например: для

Альдебарана звездная величина m= 1,06, для Веги m=0,14, для Сириуса m=-1,58, для Солнца m=-26,80.

3. Видимое суточное движе­ние звезд. Небесная сфера. Из-за осевого вращения Земли звезды нам кажутся переме­

щающимися по небу. Если стать лицом к южной стороне горизонта и наблюдать суточ­ное движение звезд в средних

широтах северного полушария

Земли, то можно заметить, что звезды восходят на восточной стороне горизонта, поднимают­

ся выше всего над южной сто­роной горизонта и заходят на западной стороне, т . е. они дви­жутся слева напр·аво, по ходу

1 Названия ярких звезд даны в !lрнnожении IV.

11

Рис. 6. Фигура созвездия Большой Медведицы (со старинной звездной карты), его современные границы указаны пунктиром.

Рис. 7. Созвездия Большой и Малой Медведицы и изменение их положения относительно горизонта при суточном вращении неба.

часовой стрелки (рис. 8). При внимательном наблюдении можно заметить, что Полярная звезда почти не меняет положения отно­сительно горизонта. Все же другие звезды описывают в течение суток полные круги с центром вблизи Полярной . В этом можно легко убедиться, проделав в безлунную ночь следующий опыт. Фотоаппарат, установленный на «бесконечность», направим на Полярную звезду и надежно укрепим в этом положении. Откро­ем затвор при полностью открытом объективе на полчаса или час. Проявив полученный таким образом снимок, увидим на нем концентрические дуги - следы путей звезд (рис. 9). Общий центр этих дуг - точка, которая остается неподвижной при суточном движении звезд, условно наз.ь1вается се в ер н ы м пол юсом

мир а. Полярная звезда к нему очень близка (рис. 10). Диамет­рально противоположная ему точка называется южным полю­

сом мир а. Для наблюдателя северного полушария Земли он находится под горизонтом.

Явления суточного движения звезд удобно изучать, восполь­зовавшись математическим построением - небе с ной сферой, т. е . воображаемой сферой произвольного радиуса, центр кото­рой находится в точке наблюдения. На поверхность этой сферы проецируют видимые положения всех светил, а для удобства из­мерений строят ряд точек и линий (рис. 11). Так, отвесная ли­ния ZCZ', проходящая через наблюдателя, пересекает небо над головой в точке зенит а Z. Диаметрально противоположная точ ­ка Z' называется н ад и ром. Плоскость ( N Е S W), перпендику­лярная отвесной линии ZZ', является пл о с к о ст ь ю гор из он­т а - эта плоскость касается поверхности земного шара в точке,

где расположен наблюдатель (точка С на рис . 12) . Она делит поверхность небесной сферы на две полусферы: видцмую, все

12

itиc. 8. При суточном вращении неба звезды в восточной стороне неба rмrремещаются вправо и вверх.

точки которой находятся над горизонтом, и невидимую, точки ко­торой лежат под горизонтом.

Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полюса мира ( Р и Р') и проходящую через наблюдателя (С), на­зывают о с ь ю мир а (рис. 11). Ось мира для любого наблюдате­ля всегда будет параллельна оси вращения Земли (рис . 12) . На горизонте под северным полюсом мира лежит то ч к а се в ер а N (с~. рис. 11 и 12), диаметрально противоположная ей точка S -точка юга . Линия NCS называется полуденной линией (рис. 11), так как вдоль нее на горизонтальной плоскости в пол-

Рис. 9. Фотография околополярной ·.области неба, снятая неподвижной

к&мерой с экспозицией около часа. --,

",,,. :._ -.......... '\

. 1

,' ' ,, /

""' -- / /

/

13

Рис. 1 О . Созвездия в окрестности

Полярной звезды.

z· (Надир)

Рис. 11 . Основные точки и линии небесной сферы.

Рис. 12. Соотношение между линиями и плоскостями на небесной сфере и на земном шаре .

день падает тень от вертикально поставленного стержня. (Как на местности провести полуденную линию и как по ней и по Поляр­ной звезде ориентироваться по сторонам горизонта, вы изучали в V классе в курсе физической географии.) Точки в о ст о к а Е и запад а W лежат на линии горизонта. Они отстоят от точек се­вера N и юга S на 90°. Через точку N, полосы мира, зенит Z и точку S проходит плоскость небесного меридиана (см . рис. 11), совпадающая для наблюдателя С с плоскостью его географического меридиана (см. рис . 12). Наконец, плоскость (QWQ'E), проходящая через центр сферы (точку С) перпенди­кулярно оси мира, образует плоскость небе с ног о эк ват о р а, параллельную плоскости земного экватора (см. рис . 12) . Небес­ный экватор делит поверхность небесной сферы на два полуша­рия: се верное с вершиной в северном полюсе мира и южное с вершиной в южном полюсе мира.

4. Звездные карты и небесные координаты. Чтобы сделать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости , надо знать координаты звезд. Координаты звезд относительно гори­зонта, например высота, хотя и наглядны, но непригодны для

составления карт, так как все время меняются. Надо использо­вать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Такой системой координат является эк ват о­ри аль на я с ист ем а, она так названа потому, что экватор

служит той плоскостью, от которой и в которой производятся от­счеты координат. В этой системе одной координатой является

14

угловое расстояние светила от

небесного экватора, называе­мое склонением б (рис. 13). Оно меняется в пределах +90° и считается положительным к

северу от экватора и отрица­

тельным к югу. Склонение ана­логично географической ши­роте.

Вторая координата анало­гична географической долготе и называется пр я м ы м в о с­

х о ж д е н и е м а.

Прямое восхождение свети­ла М измеряется углом между плоскостями больших кругов, один проходит через полюсы

мира и данное светило М, а

Рмс. 13. Экваториальные координаты.

другой - через полюсы мира и точку весеннего равно­де нс тв и я У, лежащую на экваторе (см. рис . 13). Так назвали эту точку потому, что в ней Солнце бывает (на небесной сфере) весной 20-21 марта, когда день равен ночи.

Прямое восхождение отсчитывают по дуге небесного эквато­ра от точки весеннего равноденствия против хода часовой стрел­ки, если смотреть с северного полюса. Оно изменяется в пределах от О до 360° и называется прямым восхождением потому, что звезды, расположенные на небесном экваторе, восходят (и захо­дят) в порядке возрастания их прямого восхождения. Поскольку это явление связано с вращением Земли, то прямое восхождение принято выражать не в градусах, а в единицах времени. За 24 ч Земля (а нам кажется, что звезды) совершает один оборот -360°. Следовательно, 360"0 соответствуют 24 ч, тог да 15° -1 ч, 1°-4 мин, 15'-1 мин, 15"-1 с. Например, 90° составляют 6 ч, а 7 ч 18 мин - 109°30'.

В единицах времени прямое восхождение обозначается на координатной сетке звездных карт, атласов и глобусов, в том числе и на карте, приложенной к учебнику и «Школьному астро­fюмическому календарю».

У.ПРАЖНЕНИЕ 1

1. Что характеризует звездная величина? 2. Есть ли различие между северным полюсом мира и точкой севера? З. Выразите 9 ч 15 мин 11 с в градусной мере.

ЗАдАНИЕ 1

1. По приложению VI 1 ознакомьтесь с обращением и монтажом подвижной карты звездного неба .

15